МЕТАН ВОКРУГ ЗЕМЛИ

Немногие знают, что на заре нашей эры климат на планете отличался от сегодняшнего. Например, на месте пустыни Сахары росли леса и было множество озер. О том, что произошло потом, ученые спорили до настоящего времени. Фактом оставалось лишь то, что климат на Земле изменился коренным образом, и это привело к превращению некогда плодородных и густозаселенных районов в пустыни.
И вот сейчас исследователям удалось выяснить причины катастрофы, разразившейся в Древнем мире. Как ни странно, виновниками происшедшего были сами люди.
Устраивая пожары, чтобы расчистить площадки под сельскохозяйственные угодья и поселения, они во много раз превысили уровень метана в атмосфере, что привело к необратимым последствиям и катаклизмам.
Ученый Доминик Феретти и его коллеги из Национального института изучения воды и атмосферы, находящегося в Веллингтоне (Новая Зеландия) доказали это, исследовав анализы льда, взятого из глубин Антарктики. Он доказал, что в первом тысячелетии нашей эры в атмосфере был очень высокий уровень метана из-за сжигания дров и травы.
Как отмечает журнал Science, химический анализ льда на содержание изотопов и атомов углерода в воздухе, который был на Земле 2 тыс. лет назад, дает рекордные показатели метана, которые никогда: ни до, ни после, вплоть до последних двухсот лет, - в истории известны не были.
Ученые отмечают, что итогом человеческой безответственности стало то, что в будущем климат изменился и неизбежно стал теплее. Они надеются, что добытые знания послужат хорошим уроком современникам и заставят внимательнее относится к пожарам диких лесов во многих районах планеты.
Особую опасность, по их словам, сегодня представляют пожары в амазонских джунглях, в которых ежегодно погибают тысячи животных и многие километры растительности. Они также указывают, что в наш индустриальный век, когда выбросы метана в атмосферу выросли во много раз и стали несопоставимы с теми, что были при наших предках, опасность изменения климата выросла во много раз.
Напомним, что метан - наиболее важный представитель органических веществ в атмосфере. Его концентрация существенно превышает содержание остальных органических соединений. В 60-70-е гг. количество метана в воздухе возрастало со скоростью 1% в год, и это объяснялось хозяйственной деятельностью человечества.
Увеличение содержания метана в атмосфере способствует усилению парникового эффекта, так как этот газ интенсивно поглощает тепловое излучение Земли на длине волны 7,66 мкм в инфракрасной области спектра. Метан занимает второе место после углекислого газа по эффективности поглощения теплового излучения Земли. Его вклад в создание парникового эффекта составляет примерно 30% от величины, принятой для углекислого газа. С ростом содержания метана меняются химические процессы в атмосфере, что может привести к ухудшению экологической ситуации на Земле.
Метан - наиболее важный представитель органических веществ в атмосфере . Его концентрация существенно превышает концентрацию остальных органических соединений. В 60-е и 70-е годы количество метана в атмосфере возрастало со скоростью 1% в год, и это объяснялось хозяйственной деятельностью человечества.
Естественно возникает вопрос об управлении химическими и физическими процессами, в которых принимает участие метан. Если молекулы метана попадают в атмосферу, то они вовлекаются в процессы переноса и вступают в химические реакции, которые хорошо известны как качественно, так и количественно. Управление процессами непосредственно в атмосфере в глобальном масштабе практически исключено. До настоящего времени направленное воздействие на атмосферные процессы удавалось осуществлять только путем изменения мощности

Дтчик метана

парникового эффекта составляет примерно 30% от величины, принятой для углекислого газа. С ростом содержания метана изменяются химические процессы в атмосфере, что может привести к ухудшению экологической ситуации на Земле антропогенных источников. Поэтому важно понимать природу естественных и антропогенных источников метана и оценивать их мощность с достаточной степенью достоверности.
История обнаружения атмосферного метана коротка . Присутствие его в атмосфере открыто сравнительно недавно, в 1947 году. Концентрация метана невелика. В атмосферной химии для концентрации обычно используют долевые единицы, что связано с тем, что количество примесных молекул, таких, как метан, невелико. Часто концентрации выражают в частях на миллион или миллиард. Например, если концентрация примеси равна одной части на миллион, то это означает, что в одном моле воздуха присутствует 10- 6 молей примеси. Для удобства вводят обозначения типа ppm, что означает количество частей на миллион.
Источники метана разнообразны. Метан называется биогенным , если он возникает в результате химической трансформации органического вещества. Если метан образуется в результате деятельности бактерий, то он называется бактериальным (или микробным) метаном. Если его возникновение обязано термохимическим процессам, то он называется термогенным. Бактериальный метан образуется в донных отложениях болот и других водоемов, в результате процессов пищеварения в желудках насекомых и животных (преимущественно жвачных). Термогенный метан возникает в осадочных породах при их погружении на глубины 3-10 км, где осадочные породы подвергаются химической трансформации в условиях высоких температур и давлений. Метан, возникший в результате химических реакций неорганических соединений, называется абиогенным . Он образуется обычно на больших глубинах в мантии земли.В настоящее время концентрация атмосферного метана составляет 1,8 ppm. Общее количество метана в атмосфере оценивают в пределах 4600-5000 Тг (Тг = 1012 г). В южном полушарии концентрация метана несколько ниже, чем в северном полушарии. Такое различие обычно связывают с меньшей мощностью источников метана в южном полушарии: считается, что основные источники метана расположены на континентах, а океаны не вносят заметного вклада в глобальный поток метана. Время жизни метана в атмосфере 8-12 лет .
Метан находится в атмосфере в основном в приземном слое, который называется тропосферой и толщина которого составляет 11-15 км. Концентрация метана мало зависит от высоты в интервале от поверхности Земли до тропопаузы, что обусловлено большой скоростью перемешивания по высоте в пределах 0-12 км (1 месяц) в сравнении со временем жизни метана в атмосфере.Изменение концентрации метана в атмосфере Земли примечательно тем, что позволяет наглядно представить себе характер и масштаб влияния человеческой деятельности на глобальные процессы. Концентрация метана в 70-е годы увеличивалась в атмосфере со скоростью 0,8-1,2% в год, что эквивалентно увеличению концентрации на 16,5 ppbv (ppbv - одна часть на миллиард) в год, а прирост его массы в атмосфере составлял 45 Тг/год. Возникает вопрос, всегда ли было так, что концентрация атмосферного метана ежегодно возрастала. Оказывается, можно проследить изменения в концентрации метана на протяжении 150 тысяч лет и более. С этой целью отбирают керны в материковых льдах Антарктиды или Гренландии. В частности, большое число данных получено на российской станции “Восток” в Антарктиде. Лед в кернах имеет разный возраст: чем глубже он расположен, тем он старше. Состав воздуха в пустотах льда на различной глубине соответствует составу атмосферы в момент образования льда.Анализы показывают, что от Рождества Христова вплоть до XVII века концентрация метана в атмосфере Земли была практически постоянной и составляла примерно 0,7 ppm. Затем концентрация метана стала повышаться и одновременно начался интенсивный рост населения Земли .Видно, что за последние 300 лет концентрация метана возросла на 1,1 ppm. Можно полагать, что этот прирост обусловлен деятельностью человечества. Из данных рис. 2 следует, что в период с начала 60-х годов по настоящее время произошло удвоение прироста концентрации метана, составившее примерно 0,55 ppm и за это же время удвоилось население земного шара.Интересное событие произошло в 80-90-е годы: прирост концентрации метана начал падать. Причины этого не вполне ясны. Высказывалось робкое предположение, что это связано с тем, что Россия смогла починить свои газопроводы и это привело к остановке в росте концентрации метана. Рассмотрение поведения метана в атмосфере начнем с процессов исчезновения метана. Дело в том, что процессы вывода метана из атмосферы известны в количественном отношении гораздо полнее, чем процессы, обеспечивающие поступление метана в атмосферу. Интенсивность процессов стока метана должна быть примерно равной интенсивности источников метана, что позволяет более надежно судить о мощности источников метана в атмосфере.Молекула метана довольно устойчива, и ее нелегко вывести из атмосферы. Метан малорастворим в воде (30 см3 газа растворяется в одном литре воды), и удаление его из атмосферы с помощью осадков не происходит. Для реального удаления из атмосферы метан Роль метана в экологических процессах исключительно велика. В настоящее время насущной задачей для многих регионов земного шара, являются инвентаризация существующих источников метана, выявление и прогнозирование появления новых источников. Это важно еще и потому, что при экспериментальных измерениях мощностей отдельных источников выявлена значительно меньшая мощность, чем предполагалось. Потому не исключена возможность, что мы столкнемся в будущем с проблемой дефицита метана из традиционных источников, который удастся ликвидировать только на основе изучения нетрадиционных источников.   И сследованию следует подвергнуть те источники метана, мощность которых определена с недостаточной точностью. Прежде всего это болота, и особенно болота Западной Сибири. Важной является проблема образования и транспорта метана в болотах внутри водной фазы. Не решена проблема метана, удаляемого из угольных шахт. Ее разрешение имеет важное значение как с точки зрения техники безопасности, так и промышленного использования шахтного метана. Важно установить величину потерь при добыче и транспортировке газа. Залежи метангидратов интересны не только с точки зрения воздействия на климат планеты при их дестабилизации, но и с целью промышленного использования. Рациональное использование отходов, например для получения тепловой энергии, может решить проблему свалочного газа. Еще одна проблема носит экологический характер. В настоящее время трудно сомневаться в том, что происходит постепенное потепление климата, хотя и гораздо меньшими темпами, чем предполагалось ранее. Повышение температуры планеты скажется на возрастании потоков метана, так как изменение температуры на один градус меняет интенсивность выделения метана в микробиологических процессах (болота, рисовые поля, свалки) примерно на 10%. Потенциально опасный источник метана, который может включиться при повышении температуры, - это гидраты метана. Запасы метангидратов огромны. Повышение температуры вызовет дестабилизацию метангидратов и начнется их распад, что иногда наблюдается и сейчас. В настоящее время оценка мощности потока метана от метангидратов невелика и составляет около 1% от общего потока. Увеличение поступления потока метана в атмосферу вызовет дальнейшее ускорение в повышении температуры атмосферы, что будет иметь огромные негативные последствия.

Газ метан, выделяющийся из коровьего ...    

 

 

По материалам интернета

в верх      все статьи